Система систем
Сборник взаимодействующих систем

Система систем — это набор ориентированных на задачу или специализированных систем, которые объединяют свои ресурсы и возможности для создания новой, более сложной системы, которая предлагает больше функциональности и производительности, чем просто сумма составляющих ее систем. В настоящее время системы систем являются критической исследовательской дисциплиной, для которой системы отсчета, мыслительные процессы, количественный анализ, инструменты и методы проектирования являются неполными. [1] относится к системе системной инженерии .

Обзор

Обычно предлагаемые описания (не обязательно определения) систем систем [2] приведены ниже в порядке их появления в литературе:

  1. Объединение систем в единую систему систем обеспечивает взаимодействие и синергизм систем командования, управления, компьютеров, связи и информации (C4I) и систем разведки, наблюдения и рекогносцировки (ISR): [3] описание в области информационного превосходства в современных вооруженных силах .
  2. Система систем — это крупномасштабные параллельные и распределенные системы, компоненты которых сами по себе являются сложными системами: [4] описание в области коммуникационных структур и информационных систем в частном предпринимательстве .
  3. Система системного образования подразумевает интеграцию систем в систему систем, что в конечном итоге способствует развитию социальной инфраструктуры: [5] описание в области образования инженеров важности систем и их интеграции .
  4. Система системной интеграции представляет собой метод разработки, интеграции, взаимодействия и оптимизации систем для повышения производительности в будущих боевых сценариях: [6] описание в области интеграции информационно-емких систем в армии .
  5. Современные системы, включающие в себя системные проблемы, не являются монолитными, скорее они имеют пять общих характеристик: операционная независимость отдельных систем, управленческая независимость систем, географическое распределение, эмерджентное поведение и эволюционное развитие: [7] описание в области эволюционного приобретения сложных адаптивных систем в военных целях .
  6. Корпоративные системы системной инженерии ориентированы на объединение традиционной деятельности системной инженерии с корпоративной деятельностью стратегического планирования и инвестиционного анализа: [8] описание в области информационно-емких систем в частном предпринимательстве .
  7. Система системных проблем представляет собой совокупность трансдоменных сетей гетерогенных систем, которые, вероятно, будут демонстрировать операционную и управленческую независимость, географическое распределение, а также возникающее и эволюционное поведение, которое не было бы очевидным, если бы системы и их взаимодействия моделировались по отдельности: [9] описание в области национальной транспортной системы, интегрированных военных и космических исследований .

В совокупности все эти описания предполагают, что необходима полная система системной инженерной структуры для улучшения поддержки принятия решений для системных проблем. В частности, необходима эффективная система системной инженерной структуры для помощи лицам, принимающим решения, в определении того, являются ли связанные инфраструктурные, политические и/или технологические соображения как взаимосвязанное целое хорошими, плохими или нейтральными с течением времени. [10] Необходимость решения системных системных проблем является неотложной не только из-за растущей сложности сегодняшних проблем, но и потому, что такие проблемы требуют больших денежных и ресурсных инвестиций с многопоколенческими последствиями.

Темы системных систем

Системно-системный подход

В то время как отдельные системы, составляющие систему систем, могут быть очень разными и работать независимо, их взаимодействия обычно выявляют и обеспечивают важные эмерджентные свойства. Эти эмерджентные шаблоны имеют развивающуюся природу, которую заинтересованные стороны должны распознавать, анализировать и понимать. Системный системный подход не пропагандирует конкретные инструменты, методы или практики; вместо этого он продвигает новый способ мышления для решения грандиозных задач, где взаимодействие технологий, политики и экономики является основными движущими силами. Изучение системных систем связано с общим изучением проектирования , сложности и системной инженерии , но также выдвигает на первый план дополнительную проблему проектирования .

Системы систем обычно демонстрируют поведение сложных систем, но не все сложные проблемы попадают в сферу систем систем. Для проблем систем систем характерны несколько комбинаций черт, не все из которых проявляются каждой такой проблемой: [11] [12]

  • Операционная независимость элементов
  • Управленческая независимость элементов
  • Эволюционное развитие
  • Эмерджентное поведение
  • Географическое распределение элементов
  • Междисциплинарное исследование
  • Гетерогенность систем
  • Сети систем

Первые пять признаков известны как критерии Майера [13] для определения системных проблем. Остальные три признака были предложены в результате изучения математических последствий моделирования и анализа системных проблем доктором Дэниелом ДеЛаурентисом [14] и его коллегами-исследователями в Университете Пердью . [15]

Исследовать

Текущие исследования эффективных подходов к решению системных проблем включают:

  • Создание эффективной системы отсчета
  • Создание объединяющего лексикона [16]
  • Разработка эффективных методологий для визуализации и коммуникации сложных систем [17]
  • Распределенное управление ресурсами [18]
  • Изучение проектирования архитектуры
    • Взаимодействие [19]
    • Политики распределения данных: определение политики, руководство по разработке и проверка [20]
  • Формальный язык моделирования с интегрированной инструментальной платформой [21]
  • Изучение различных методов моделирования, имитации и анализа
  • Изучение различных числовых и визуальных инструментов для фиксации взаимодействия системных требований, концепций и технологий.

Приложения

Системы систем, хотя и исследуются преимущественно в оборонном секторе, также находят применение в таких областях, как национальные воздушные и автомобильные перевозки [22] и исследование космоса . Другие области, где они могут применяться, включают здравоохранение , проектирование Интернета , интеграцию программного обеспечения и управление энергией [19] и энергетические системы. [23] Социально-экологические интерпретации устойчивости, где различные уровни нашего мира (например, система Земли, политическая система) интерпретируются как взаимосвязанные или вложенные системы, используют подход систем систем. Применение в бизнесе можно найти для устойчивости цепочки поставок .

Образовательные учреждения и промышленность

Сотрудничество между широким кругом организаций помогает стимулировать разработку определения класса системных проблем и методологии моделирования и анализа системных проблем. Во многих коммерческих организациях, научно-исследовательских институтах, академических программах и государственных учреждениях ведутся текущие проекты.

Основными заинтересованными сторонами в разработке данной концепции являются:

Например, Министерство обороны США недавно создало Национальные центры системной инженерии [24] для разработки формальной методологии системной инженерии для приложений в оборонных проектах.

В другом примере, согласно исследованию архитектуры исследовательских систем , НАСА создало организацию «Дирекция миссий исследовательских систем» (ESMD) для руководства разработкой новой исследовательской «системы систем» для достижения целей, обозначенных президентом Джорджем Бушем в «Видении исследования космоса» 2004 года.

Ряд исследовательских проектов и мероприятий по поддержке, спонсируемых Европейской комиссией , были выполнены в рамках Седьмой рамочной программы . Они нацелены на стратегическую цель IST-2011.3.3 в рабочей программе ИКТ FP7 (Новые парадигмы для встроенных систем, мониторинга и управления в направлении комплексной системной инженерии). Эта цель имела особый акцент на «проектировании, разработке и проектировании систем-систем». Эти проекты включали:

  • T-AREA-SoS [25] (Трансатлантическая программа исследований и образования по системам систем), которая направлена ​​на «повышение европейской конкурентоспособности и улучшение общественного воздействия в разработке и управлении крупными сложными системами в ряде секторов посредством создания согласованной исследовательской программы ЕС-США по системам систем (SoS)».
  • COMPASS [21] (Комплексное моделирование для современных систем систем), направленное на обеспечение семантической основы и открытой инструментальной среды, позволяющей успешно и экономически эффективно проектировать сложные SoS, используя методы и инструменты, способствующие построению и раннему анализу моделей.
  • DANSE [26] (Проектирование для адаптивности и эволюции в системной инженерии), целью которого является разработка «новой методологии для поддержки развивающихся, адаптивных и итеративных моделей жизненного цикла систем, основанных на формальной семантике для взаимодействия SoS и поддерживаемых новыми инструментами для анализа, моделирования и оптимизации».
  • ROAD2SOS [27] (Дорожные карты для системно-системной инженерии), направленные на разработку «стратегических исследовательских и инженерных дорожных карт в области системно-системной инженерии и связанных с ними тематических исследований».
  • DYMASOS [28] (динамическое управление физически связанными системами систем), направленное на разработку теоретических подходов и инженерных инструментов для динамического управления SoS на основе промышленных вариантов использования.
  • AMADEOS [29] (Архитектура для многокритичной, гибкой, надежной, эволюционной открытой системы систем) направлена ​​на то, чтобы привнести понимание времени и эволюцию в проектирование систем систем (SoS) с возможным эмерджентным поведением, создать надежную концептуальную модель, общую архитектурную структуру и методологию проектирования.

Текущие европейские проекты, использующие подход «Система систем», включают:

  • Arctic PASSION [30] (Pan-Arctic observation System of Systems: Implementing Observations for societal Needs; июль 2021 г. - июнь 2025 г.) - это исследовательский проект Horizon 2020 , основной мотивацией которого является совместное создание и внедрение согласованной, интегрированной системы наблюдений в Арктике: Pan-Arctic Observing System of Systems - pan-AOSS. Проект направлен на устранение недостатков в существующей системе наблюдений путем совершенствования ее работоспособности, улучшения и расширения панарктического научного и общественного мониторинга и интеграции с коренными и местными знаниями.
  • COLOSSUS [31] (Collaborative System of Systems Exploration of Aviation Products, Services and Business Models; февраль 2023 г. - январь 2026 г.) - исследовательский проект Horizon Europe по разработке методологии проектирования систем систем, которая впервые позволит комбинированную оптимизацию самолетов, операций и бизнес-моделей. Проект направлен на создание преобразующей цифровой совместной (TDC) структуры, которая позволит европейской авиации проводить исследования, разработку технологий и инновации. Структура TDC будет поддерживать моделирование, анализ, оптимизацию и оценку сложных продуктов и услуг в реальных сценариях.

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Поппер, С., Бэнкс, С., Каллауэй, Р. и ДеЛаурентис, Д., Симпозиум «Система систем»: отчет о летнем разговоре. Архивировано 28 сентября 2011 г. в Wayback Machine , 21–22 июля 2004 г., Потомакский институт политических исследований, Арлингтон, Вирджиния.
  2. ^ частично собрано из: [1] Архивировано 15 октября 2005 г. в Wayback Machine Джамшиди, М., «Системно-системная инженерия — определение», IEEE SMC 2005, 10–12 октября 2005 г.
  3. ^ Manthorpe Jr., WH, «Развивающаяся совместная система систем: вызов и возможность системной инженерии для APL», Johns Hopkins APL Technical Digest, том 17, № 3 (1996), стр. 305–310. [2] Архивировано 03.09.2006 на Wayback Machine
  4. ^ Котов, В. «Системы-систем как коммуникативные структуры», Лабораторная работа Hewlett Packard Computer Systems HPL-97-124, (1997), стр. 1–15. [3]
  5. ^ Лускасик, С. Дж. «Системы, системы систем и образование инженеров». Архивировано 4 июня 2019 г. в Wayback Machine . Искусственный интеллект для инженерного проектирования, анализа и производства, т. 12, № 1 (1998), стр. 55–60.
  6. ^ Пей, Р. С., «Интеграция систем систем (SoSI) — разумный способ приобретения армейских систем C4I2WS», Труды летней конференции по компьютерному моделированию (2000), стр. 574-579.
  7. ^ Sage, AP; Cuppan, CD (2001). «О системной инженерии и управлении системами систем и федерациями систем» (PDF) . Информация, знания, управление системами . 2 (4): 325–345 . S2CID  7609190. Архивировано из оригинала (PDF) 2019-06-04.
  8. ^ Карлок, ПГ и Р. Э. Фентон. «Системы корпоративного уровня «система-систем» (SoS) для организаций с интенсивным использованием информации», Системная инженерия, т. 4, № 4 (2001), стр. 242-261.
  9. ^ ДеЛаурентис, Д. «Понимание транспорта как проблемы проектирования систем», 43-я конференция AIAA по аэрокосмическим наукам, Рино, Невада, 10–13 января 2005 г. AIAA-2005-0123. [4] ДеЛаурентис, Д.А.; Каллауэй, Р.К. (2004). «Перспектива системных систем для будущей государственной политики». Обзор исследований политики . 21 (6): 829– 837. doi :10.1111/j.1541-1338.2004.00111.x.
  10. ^ [5] ДеЛаурентис, Д., Каллауэй, Р.К., «Системно-системная перспектива для решений государственной политики», Обзор исследований государственной политики, т. 21, выпуск 6, ноябрь 2004 г., стр. 829-837.
  11. ^ [6] ДеЛаурентис, Д., «Основы исследований», Факультет аэронавтики и астронавтики, Университет Пердью, Западный Лафайет, Индиана, 2007.
  12. ↑ Бордман, Джон, ДиМарио, Майкл, Саузер, Брайан, Верма, Динеш, «Система характеристик систем и взаимодействие в объединенном командовании и управлении», Университет оборонных закупок , 25–26 июля 2006 г. [7] Архивировано 19 июля 2011 г. на Wayback Machine
  13. ^ Maier, MW (1998). «Принципы построения архитектуры систем систем». Системная инженерия . 1 (4): 267– 284. doi :10.1002/(sici)1520-6858(1998)1:4<267::aid-sys3>3.0.co;2-d . Получено 13 декабря 2012 г.
  14. ^ ДеЛаурентис, Д. «Понимание транспорта как проблемы проектирования систем», 43-я конференция AIAA по аэрокосмическим наукам, Рино, Невада, 10–13 января 2005 г. AIAA-2005-0123. [8]
  15. ^ [9] «Системы систем (SoS)», Инженерный колледж, Университет Пердью, Западный Лафайет, Индиана, 2007.
  16. ^ [10] ДеЛаурентис Д., «Система определения систем и словарь», Факультет аэронавтики и астронавтики, Университет Пердью, Западный Лафайет, Индиана, 2007.
  17. ^ Jara, F. (1998, 24 июля). Системы визуализации. Получено с веб-сайта http://www.cs.uml.edu/~fjara/thesis/active/proposal/node6.html Архивировано 2012-04-15 на Wayback Machine 16 ноября 2011 г.
  18. ^ Мослех М., Ладлоу П., Хейдари Б., «Распределенное управление ресурсами в системе систем: перспектива архитектуры», Системная инженерия, 2016
  19. ^ ab Curry, Edward. 2012. «Система взаимодействия системной информации с использованием связанного пространства данных». В IEEE 7-я Международная конференция по системной инженерии (SOSE 2012), 101–106.
  20. ^ Джанни, Д. (2015, янв.). Определение и проверка политики данных для системы управления системами, в моделировании и поддержке имитации для системной инженерии [11]
  21. ^ ab "Исследовательский проект COMPASS". Архивировано из оригинала 2021-09-21 . Получено 2013-07-15 .
  22. ^ Паркер, Дж. (2010) «Применение системного подхода для улучшения транспортировки». SAPIEN.S. 3 (2)
  23. ^ Кремерс, Э., Вьехо, П., Барамбонес, О., Дюрана, Дж., (2010). Подход к моделированию сложных систем для децентрализованного моделирования электрических микросетей. Труды 15-й Международной конференции IEEE по проектированию сложных компьютерных систем (ICECCS), 2010. https://doi.org/10.1109/ICECCS.2010.1
  24. ^ Национальные центры системной инженерии
  25. ^ "Трансатлантическая программа исследований и образования по системам систем". Архивировано из оригинала 2013-05-16 . Получено 2013-07-22 .
  26. ^ Проектирование для адаптивности и развития в системной инженерии
  27. ^ Дорожные карты для SoS Engineering
  28. ^ Динамическое управление физически связанными системами систем (DYMASOS)
  29. ^ "Архитектура для многокритичной гибкой надежной эволюционной открытой системы-систем (AMADEOS)". Архивировано из оригинала 2014-08-24 . Получено 2015-12-18 .
  30. ^ Панарктическая система систем наблюдений: реализация наблюдений для общественных нужд (Arctic PASSION); ссылка CORDIS: [12]
  31. ^ Совместная система системного исследования авиационных продуктов, услуг и бизнес-моделей (COLOSSUS); ссылка CORDIS: [13]

Дальнейшее чтение

  • Янир Бар-Ям и др. (2004) «Характеристики и возникающие формы поведения систем-систем» в: NECSI: Проект сложных физических, биологических и социальных систем , 7 января 2004 г.
  • Кеннет Э. Боулдинг (1954) «Общая теория систем — скелет науки», Management Science , т. 2, № 3, ABI/INFORM Global, стр. 197–208.
  • Кроссли, Вашингтон, Система систем: Введение в область специализации инженерных школ Университета Пердью.
  • Миттал, С., Мартин, Дж. Л. Р. (2013) Сетецентрическая система системной инженерии с унифицированным процессом DEVS, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида
  • ДеЛаурентис, Д. «Понимание транспорта как системы системных проблем проектирования», 43-я конференция AIAA по аэрокосмическим наукам, Рино, Невада, 10–13 января 2005 г. AIAA-2005-0123.
  • J. Lewe, D. Mavris, [14] [ постоянная мертвая ссылка ‍ ] Фонд изучения будущих транспортных систем посредством агентного моделирования }, в: Труды 24-го Международного конгресса по авиационным наукам ( ICAS ), Иокогама, Япония, август 2004 г. Сессия 8.1.
  • Maier, MW (1998). «Принципы построения архитектуры систем систем». Системная инженерия . 1 (4): 267– 284. doi :10.1002/(sici)1520-6858(1998)1:4<267::aid-sys3>3.0.co;2-d . Получено 13.12.2012 .
  • Хелд, Дж. М., Моделирование систем систем , докторская диссертация, Сиднейский университет, 2008 г.
  • Д. Люзо и Дж. Р. Руо, «Системы систем», ISTE Ltd и John Wiley & Sons Inc, 2010 г.
  • Д. Люзо, Дж. Р. Руо и Дж. Л. Випплер, «Сложные системы и системы системной инженерии», ISTE Ltd и John Wiley & Sons Inc, 2011 г.
  • Поппер, С., Бэнкс, С., Каллауэй, Р. и ДеЛаурентис, Д. (2004) Симпозиум «Система систем»: отчет о летней беседе , 21–22 июля 2004 г., Потомакский институт политических исследований, Арлингтон, Вирджиния.
  • Система систем - видео IBM
  • «Блог «Умная планета» — Интернет вещей и система систем». IBM. Октябрь 2015 г.
  • Международная конференция IEEE по системной инженерии (SoSE)
  • Центр передового опыта в области системной инженерии
  • Система систем, Руководство по системной инженерии (USD AT&L, август 2008 г.)
  • Международный журнал системной инженерии (IJSSE)
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Система_систем&oldid=1261758453"